Что такое светосила
Что такое светосила
Каждый, кто собирается купить фотоаппарат, первым делом осведомляется о светосиле его объектива. Светосила едва ли не самая важная техническая характеристика объектива. Это мера его световых возможностей. Чем больше светосила, тем короче может быть выдержка при съемке. Высокая светосила облегчает съемку быстро движущихся объектов и спортивных моментов, требующих коротких выдержек. Она расширяет возможности съемки в слабо освещенных помещениях, в сумерках, в театрах, в спортивных залах, в ночное время, с экранов кино и телевизоров.
На первый взгляд кажется, что светосила зависит только от размеров объектива, точнее — от диаметра его линз. Понятно, что чем больше диаметр линз объектива, тем больше света он пропускает. Однако было бы ошибкой думать, что дело заключается только в этом. На рис. 11 показаны два объектива: «Индустар-24» и «Индустар-22». Какой из них имеет большую светосилу? Неискушенный человек, вероятно, ответил бы, что тот, который больше. И хотя это кажется очевидным, светосила у этих двух объективов совершенно одинакова. Объясняется это тем, что светосила объектива зависит не только от диаметра его линз, но и от величины фокусного расстояния.
Рис. 11. Светосила у этих двух объективов одинаковая
На оправах объективов светосила обозначается весьма условно, в виде отношения двух чисел, из коих первое всегда единица. Например: 1:2 или 1:3,5 и т. д. Смысл этого обозначения в следующем: за единицу принят диаметр действующего отверстия объектива, т. е. отверстия, пропускающего свет. Обычно величина этого отверстия равна или очень близка к величине передней линзы объектива. Правая же часть отношения показывает, во сколько раз диаметр этого отверстия меньше фокусного расстояния объектива. В целом же обозначение выражает так называемое относительное отверстие объектива.
Рис. 12. Относительное отверстие показывает, во сколько раз фокусное расстояние объектива больше его действующего отверстия
Наглядное представление об относительном отверстии дает рис. 12. В левой его части показано, какое относительное отверстие у объектива «Индустар-22» с фокусным расстоянием 5 см, установленного на фотоаппарате «Зоркий». Как видно из рисунка, диаметр действующего отверстия этого объектива в три с половиной раза меньше его фокусного расстояния. Его относительное отверстие 1:3,5. В правой части рисунка дана такая же схема для объектива, установленного на фотоаппарате «Любитель-2», фокусное расстояние которого в четыре с половиной раза больше диаметра его действующего отверстия. Его относительное отверстие 1:4,5.
Вернувшись теперь к предыдущему рисунку, легко понять, почему, несмотря на разную величину двух показанных на нем объективов, светосила этих объективов одинаковая: у них одинаковые относительные отверстия.
Величину относительного отверстия можно выразить в виде дроби, т. е. вместо 1:3,5 написать 1/3,5, и тогда станет ясно, что чем меньше знаменатель дроби, тем относительное отверстие, а следовательно, и светосила объектива больше, так как больше сама величина дроби.
Попробуем теперь сравнить, во сколько раз светосила объектива с относительным отверстием 1:2 больше, чем у объектива с относительным отверстием 1:4. На первый взгляд может показаться, что для этого следует разделить большую из этих величин на меньшую, т. е. 1/2 : 1/4. Однако такое решение грубо ошибочно. Ответ при этом будет равен двум, между тем светосила первого из объективов больше, чем второго, не в два, а в четыре раза.
Чем же это объясняется? Вспомним кое-что из элементарного курса геометрии и физики, и все станет ясно.
Количество света, проходящего через объектив, зависит от площади действующего отверстия объектива. Последнее имеет форму круга, а площади кругов, как известно из геометрии, относятся, как квадраты их диаметров. Следовательно, количество света, проходящего через объектив, пропорционально квадрату диаметра его действующего отверстия.
Таким образом, если диаметр действующего отверстия одного объектива вдвое больше, чем другого, то при одинаковом фокусном расстоянии обоих объективов светосила первого больше, чем второго, не в 2 раза, а в 22, т. е. в 4 раза.
Это наглядно подтверждает рис. 13. На нем изображены два объектива, причем диаметр одного вдвое больше, чем другого. Нетрудно видеть, что квадрат диаметра первого объектива по площади в четыре раза больше, чем второго.
Рис. 13. Светосила объектива прямо пропорциональна квадрату диаметра его действующего отверстия
Теперь посмотрим, какова зависимость светосилы от величины фокусного расстояния. Из курса физики известно, что освещенность поверхности обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника света до освещаемой поверхности. Источником света в фотоаппарате служит объектив, освещаемой поверхностью — фотопленка, а расстоянием — фокусное расстояние объектива. Отсюда, если фокусное расстояние одного объектива вдвое больше, чем другого, то при одинаковом диаметре действующих отверстий обоих объективов светосила первого меньше, чем второго, не в 2 раза, а в 22, т. е. в 4 раза.
Суммируя все сказанное, светосилу объектива можно выразить так:
Таким образом, относительное отверстие характеризует светосилу объектива, но численно ее не выражает. В обиходе очень часто путают эти понятия, называя относительное отверстие светосилой, но грамотный фотограф никогда так не скажет. Интересуясь светосилой объектива, он спросит: каково его относительное отверстие?
На современном уровне развития оптической техники фотообъективы с относительным отверстием 1:1 считаются сверхсветосильными. Такие объективы очень редки.
Объективы с относительным отверстием 1:2 - 1:1,5 считаются весьма светосильными. Достаточно светосильны объективы с относительным отверстием порядка 1:3,5 - 1:2,8. Светосила объективов с относительным отверстием 1:4,5 - 1:4 в настоящее время считается средней, а с относительным отверстием 1:5,6 и меньше — небольшой.
Однако не следует слишком переоценивать значение светосилы. Возможность фотографировать с короткими выдержками при неблагоприятных световых условиях зависит не только от светосилы; не в меньшей мере она зависит от светочувствительности фотоматериала, а светочувствительность современных фотопленок так высока, что вести съемку с короткими выдержками в большинстве случаев можно и при не очень большой светосиле объектива. И уж ни в коем случае не следует думать, что чем больше светосила объектива, тем выше резкость изображения, которое он дает. Резкость изображения не зависит от светосилы. Она зависит главным образом от конструкции объектива и точности его изготовления.
Таким образом, светосила объектива не так уж важна, как может показаться на первый взгляд, и стремление во что бы то ни стало приобрести фотоаппарат с очень светосильным объективом не всегда оправданно.